JP2008179249A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】組付性を低下させることなくモータ側接続部及びユニット側接続部の高さを低くすることができる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】操舵トルクが伝達されるステアリングシャフト2を内装するステアリングコラム3と、前記ステアリングシャフト2に減速ギヤボックス4内の減速機構を介して操舵補助力を伝達する電動モータ5とを備えたコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置であって、前記減速ギヤボックス4に、前記電動モータ5及び当該電動モータを駆動制御する制御回路を実装した制御基板を含む制御ユニット19が並設され、前記電動モータ5に設けたモータ側接続部5c,5dと前記制御ユニット側に設けた前記モータ側接続部5c,5dに面接触可能なユニット側接続部33a,33bとが夫々前記電動モータの軸心方向に対して傾斜配置されている。
【選択図】図1
【解決手段】操舵トルクが伝達されるステアリングシャフト2を内装するステアリングコラム3と、前記ステアリングシャフト2に減速ギヤボックス4内の減速機構を介して操舵補助力を伝達する電動モータ5とを備えたコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置であって、前記減速ギヤボックス4に、前記電動モータ5及び当該電動モータを駆動制御する制御回路を実装した制御基板を含む制御ユニット19が並設され、前記電動モータ5に設けたモータ側接続部5c,5dと前記制御ユニット側に設けた前記モータ側接続部5c,5dに面接触可能なユニット側接続部33a,33bとが夫々前記電動モータの軸心方向に対して傾斜配置されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、操舵トルクが伝達されるステアリングシャフトを内装するステアリングコラムと、前記ステアリングシャフトに減速ギヤボックス内の減速機構を介して操舵補助力を伝達する電動モータとを備えたコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置に関する。
従来の電動パワーステアリング装置としては、例えば金属基板が密着状態で固定されたハウジングが電動モータの反対側に配置され、ハウジングの外側と電動モータに取付けられるカバーの内側と外側に放熱フィンを設け、ハウジングとカバーの内側にパワー基板、大電流基板及び制御基板が積層構造で内蔵され、大電流基板からカバーの外側に突出されるモータ端子が電動モータ内に挿入されて電動モータと電気的に接続された電動式パワーステアリング装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−267233号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載の従来例にあっては、パワー基板、大電流基板及び制御基板が積層構造でハウジング及びカバーに内蔵し制御装置を構成し、この制御装置を電動モータに装着して、大電流基板からカバーの外側に突出されるモータ端子を電動モータ内に挿入して電動モータと電気的に接続するようにしているので、電動モータと制御装置との電気的接続を直接行うことができるものであるが、電動モータ自体が発熱体であるので、制御装置のパワー基板等で生じる発熱を電動モータ側に伝熱することはできないため、ハウジングの外側及びカバーの内外に夫々放熱フィンを設ける必要があり、制御装置が大形化するという問題点がある。
このため、制御装置を熱容量が大きく表面積が広い減速ギヤボックスにおける電動モータの近傍に装着することが考えられている。この場合には減速ギヤボックスに電動モータを組付ける際に、電動モータの出力軸と減速ギヤボックスのウォーム軸とをスプライン結合又はセレーション結合するため、両者を結合する際に電動モータを円周方向に回転させる必要があることから、この回転時にモータ側接続部と前記制御ユニット側に設けた前記モータ側接続部に面接触可能なユニット側接続部とが干渉しないようにするために、電動モータの減速ギヤボックスへの取付面にモータ側接続部を電動モータの軸方向と直交する方向に突出させ、電動モータの出力軸とウォーム軸とをスプライン結合又はセレーション結合してから電動モータを減速ギヤボックスに組付けたときに、モータ側接続部とユニット側接続部とを面接触させることが考えられる。
このように、モータ側接続部とユニット側接続部とを互いに電動モータの軸方向と直交する方向に延長させる場合には、モータ側接続部と、ユニット側接続部とをねじ止めする際に、ねじ回し等の工具を挿入できる程度の高さが必要になることから端子台の高さを低くするには一定の制限がある。一方、端子台は、衝撃吸収構のコラプスストロークに影響を及ぼす可能性があり、さらに多車種への汎用性を考慮すると、この端子台の高さはできる限り低くすることが要請されている。
そこで、本発明は上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、組付性を低下させることなくモータ側接続部及びユニット側接続部の高さを低くすることができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、請求項1に係る電動パワーステアリング装置は、操舵トルクが伝達されるステアリングシャフトを内装するステアリングコラムと、前記ステアリングシャフトに減速ギヤボックス内の減速機構を介して操舵補助力を伝達する電動モータとを備えたコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置であって、前記減速ギヤボックスに、前記電動モータ及び当該電動モータを駆動制御する制御回路を実装した制御基板を含む制御ユニットが並設され、前記電動モータに設けたモータ側接続部と前記制御ユニット側に設けた前記モータ側接続部に面接触可能なユニット側接続部とが夫々前記電動モータの軸方向に対して傾斜配置されていることを特徴としている。
また、請求項2に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1に係る発明において、前記モータ側接続部及び前記ユニット側接続部は、接続端子及び端子台の何れか一方で構成されていることを特徴としている。
さらに、請求項3に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1又は2に係る発明において、前記モータ側接続部は、前記電動モータの内部でブラシ又はコイルに配電するバスバーと一体に形成されていることを特徴としている。
さらに、請求項3に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1又は2に係る発明において、前記モータ側接続部は、前記電動モータの内部でブラシ又はコイルに配電するバスバーと一体に形成されていることを特徴としている。
さらにまた、請求項4に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1乃至3の何れか1つに係る発明において、前記モータ側接続部及び前記ユニット側接続部は、少なくとも一方が可撓性を有し、前記電動モータ及び前記制御ユニットを前記ギヤボックスに組付けた状態で、両者間に所定の間隙を有することを特徴としている。
なおさらに、請求項5に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1乃至4の何れか1つに係る発明において、前記モータ側接続部及びユニット側接続部はねじ止めされていることを特徴としている。
なおさらに、請求項5に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1乃至4の何れか1つに係る発明において、前記モータ側接続部及びユニット側接続部はねじ止めされていることを特徴としている。
本発明によれば、電動モータに設けたモータ側接続部と制御ユニットに設けたモータ側接続部に面接触可能なユニット側接続部とが電動モータの軸方向に対して傾斜配置されているので、モータ側接続部及びユニット側接続部で必要な面積を確保すると共に、取付け工具の十分な挿入領域を確保して組付性を低下させることなくモータ側接続及びユニット側接続部における電動モータの軸方向と直交する方向の突出長を短くすることができるという効果が得られる。
しかも、制御ユニットのユニット側接続部を電動モータモータ側接続部に面接触させるようにしたので、両者間の電気的接続長を最小として、配線抵抗を最小とし且つ電気ノイズが乗ることを確実に防止することができると共に、大きな剛性の接続端子とする必要がないという効果が得られる。
また、電動モータ及び制御ユニット間にモータハーネスを設ける必要がないので、モータハーネスから放射されるノイズが少なくなり、ラジオノイズに対する影響を軽減させることができるという効果が得られる。
また、電動モータ及び制御ユニット間にモータハーネスを設ける必要がないので、モータハーネスから放射されるノイズが少なくなり、ラジオノイズに対する影響を軽減させることができるという効果が得られる。
さらに、前記モータ側接続部及び前記ユニット側接続部は、少なくとも一方が可撓性を有し、前記電動モータ及び前記制御ユニットを前記ギヤボックスに組付けた状態で、両者間に所定の間隙を有する構成とすることで、電動モータの出力軸と減速ギヤボックスの入力軸との間を連結する際に電動モータを回転させる調芯作業時に電動モータを回転させてもモータ側接続部及びユニット側接続部が互いに干渉することを確実に防止することができると共に、電動モータの組付時に電動モータを減速ギヤハウジングの軸方向に対して斜めに挿入した場合でも接続部及びユニット側接続部が互いに干渉することを確実に防止することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態を示す斜視図、図2は減速ギヤボックスに電動モータ及び制御ユニットを装着した状態の斜視図、図3は減速ギヤボックスの一部を拡大して示す縦断面図、図4は分解斜視図、図5は電動モータを示す斜視図、図6は電動モータのバスバー構造を示す正面図、図7は減速ギヤボックスの正面側から見た斜視図、図8は減速ギヤボックスの背面側から見た斜視図、図9は制御基板を示す正面図、図10はパワー基板を示す正面図、図11はモールド部品を示す斜視図、図12はモールド部品を背面側から見た分解斜視図、図13は減速ギヤボックスに制御ユニックを組付けた状態を示す斜視図である。
図1は、本発明の一実施形態を示す斜視図、図2は減速ギヤボックスに電動モータ及び制御ユニットを装着した状態の斜視図、図3は減速ギヤボックスの一部を拡大して示す縦断面図、図4は分解斜視図、図5は電動モータを示す斜視図、図6は電動モータのバスバー構造を示す正面図、図7は減速ギヤボックスの正面側から見た斜視図、図8は減速ギヤボックスの背面側から見た斜視図、図9は制御基板を示す正面図、図10はパワー基板を示す正面図、図11はモールド部品を示す斜視図、図12はモールド部品を背面側から見た分解斜視図、図13は減速ギヤボックスに制御ユニックを組付けた状態を示す斜視図である。
図1において、1はコラム型の電動パワーステアリング装置であり、ステアリングホイール(図示せず)に連結されたステアリングシャフト2を回転自在に内装するステアリングコラム3に、減速ギヤボックス4が連結され、この減速ギヤボックス4に、軸方向がステアリングコラム3の軸方向と直交する方向に延長されたブラシモータで構成される電動モータ5が配設されている。
ここで、ステアリングコラム3は、減速ギヤボックス4との連結部にコラプス時の衝撃エネルギを吸収して所定のコラプスストロークを確保する内管3a及び外管3bの2重管構造となっている。そして、ステアリングコラム3の外管3b及び減速ギヤボックス4がアッパ取付ブラケット6及びロア取付ブラケット7によって車体側に取付けられている。
ロア取付ブラケット7は、車体側部材(図示せず)に取付けられる取付板部7aと、この取付板部7aの下面に所定間隔を保って平行に延長する一対の支持板部7bとで形成されている。そして、支持板部7bの先端が、減速ギヤボックス4の下端側即ち車体前方側に配設したカバー4aに一体形成された支持部4bに枢軸7cを介して回動自在に連結されている。
ロア取付ブラケット7は、車体側部材(図示せず)に取付けられる取付板部7aと、この取付板部7aの下面に所定間隔を保って平行に延長する一対の支持板部7bとで形成されている。そして、支持板部7bの先端が、減速ギヤボックス4の下端側即ち車体前方側に配設したカバー4aに一体形成された支持部4bに枢軸7cを介して回動自在に連結されている。
また、アッパ取付ブラケット6は、車体側部材(図示せず)に取付けられる取付板部6aと、この取付板部6aに一体に形成された方形枠状支持部6bと、この方形枠状支持部6bに形成されたステアリングコラム3の外管3bを支持するチルト機構6cとを備えている。
ここで、取付板部6aは、車体側部材(図示せず)に取付けられる左右一対のカプセル6dと、これらカプセル6dに樹脂インジェクション6eによって固定された摺動板部6fとで構成され、衝突時にステアリングコラム3に車体前方に移動させる衝撃力が作用することにより、カプセル6dに対して摺動板部6fが車体前方に摺動して樹脂インジェクション6eが剪断され、その剪断荷重がコラプス開始荷重となるように構成されている。
ここで、取付板部6aは、車体側部材(図示せず)に取付けられる左右一対のカプセル6dと、これらカプセル6dに樹脂インジェクション6eによって固定された摺動板部6fとで構成され、衝突時にステアリングコラム3に車体前方に移動させる衝撃力が作用することにより、カプセル6dに対して摺動板部6fが車体前方に摺動して樹脂インジェクション6eが剪断され、その剪断荷重がコラプス開始荷重となるように構成されている。
また、チルト機構6cのチルトレバー6gを回動させることにより、支持状態を解除することにより、ステアリングコラム3をロア取付ブラケット7の枢軸7cを中心として上下にチルト位置調整可能とされている。
さらに、ステアリングシャフト2は、図3に示すように、上端がステアリングホイール(図示せず)に連結される入力軸2aと、この入力軸2aの下端にトーションバー2bを介して連結されたトーションバー2bを覆う出力軸2cとで構成されている。
さらに、ステアリングシャフト2は、図3に示すように、上端がステアリングホイール(図示せず)に連結される入力軸2aと、この入力軸2aの下端にトーションバー2bを介して連結されたトーションバー2bを覆う出力軸2cとで構成されている。
さらにまた、減速ギヤボックス4は、図4、図7及び図8に示すように、高熱伝導性を有する材料例えばアルミニューム、アルミニューム合金、マグネシウム及びマグネシウム合金の何れか1つを例えばダイキャスト成型することにより形成されている。この減速ギヤボックス4は、電動モータ5の出力軸5aに連接されたウォーム11を収納するウォーム収納部12と、このウォーム収納部12の下側にその中心軸と直交する中心軸を有しウォーム11に噛合するウォームホイール13を収納するウォームホイール収納部14と、このウォームホイール収納部14の後方側に一体に同軸的に連結されたトルクセンサ15を収納するトルクセンサ収納部16と、ウォーム収納部12の開放端面に形成された電動モータ5を取付けるモータ装着部17と、トルクセンサ収納部16の後端面に形成されたステアリングコラム3の前端部に形成された取付フランジ2aを取付けるコラム取付部18と、ウォーム収納部12とウォームホイール収納部14の一部に跨がってウォームホイール収納部14及びトルクセンサ収納部16の中心軸線と直交する平面内に形成された制御ユニット19を装着する制御ユニット装着部20とを備えている。そして、減速ギヤボックス4が、コラム取付部18にステアリングコラム3の取付フランジ3cを当接させた状態でボルト18aによってステアリングコラム3に固定されている。
ここで、トルクセンサ15は、図3示すように、ステアリングシャフト2の入力軸2a及び出力軸2c間の捩じれ状態を磁気的に検出してステアリングシャフトに伝達された操舵トルクを一対の検出コイル15a及び15bで検出するように構成され、これら一対の検出コイル15a及び15bの巻き始め及び巻き終わりに夫々ステアリングコラム3の中心軸と直交する方向に平行に外部に突出する外部接続端子15c,15d及び15e,15fが接続され、これら外部接続端子15c〜15fの突出部が中央部でステアリングコラム3の中心軸と平行に折り曲げられてL字状に形成されている。
また、電動モータ5には、その一方の減速ギヤボックス4に取付ける取付フランジ部5bに近い位置における制御ユニット装着部20に装着された制御ユニット19に近接対向する位置に、内蔵するブラシに配電する後述するバスバー5i及び5jと一体に形成されたモータ側接続部としての接続端子5c及び5dが電動モータ5の軸心方向に対して例えば45°の傾斜角で取付フランジ5bの端面から前方に向けて傾斜延長されている。これら接続端子5c及び5dの先端部は円弧状に形成されていると共に、先端部側に固定ネジを挿通する長孔5eが穿設されている。このとき、図5に示すように、ステアリングコラム3を側面から見たときに一対の取付フランジ部5bを結ぶ線L1と接続端子5c及び5d間の中央線L2の延長方向とのなす角θが鋭角(例えば60°)とされてステアリングコラム3と平行な方向及びこれと直交する方向での取付フランジ部5bの突出長が抑制されて小型化されている。
ここで、接続端子5c及び5dの夫々は、図6に示すように、底部中央にアーマチュア挿通孔を有する合成樹脂製のブラシ支持体5f内に互いに絶縁されて配設されて、2組のブラシ5g,5hに個別に接続された円弧状のバスバー5i及び5jの互いに対向する一端に一体に形成されている。
そして、電動モータ5がその取付フランジ5bを減速ギヤボックス4のモータ装着部17に、その出力軸5aをウォーム11を装着したウォーム軸11aにスプライン結合又はセレーション結合すると共に、接続端子5c及び5dを車体後方に延長させて取付けられている。ここで、モータ装着部17には、図7及び図8に示すように、電動モータ5bの取付フランジ5bに対向する位置に一対のフランジ部17aが形成されていると共に、後述するようにモールド部品19Cの端子台33a及び33bと取付フランジ43を取付ける平坦面17bが形成され、この平坦面17bのモータ取付端面側に電動モータ5をモータ装着部17に組付けるために、電動モータ5自体を回転させたときに接続端子5c及び5dとの干渉を避ける切欠部17cが形成されている。
そして、電動モータ5がその取付フランジ5bを減速ギヤボックス4のモータ装着部17に、その出力軸5aをウォーム11を装着したウォーム軸11aにスプライン結合又はセレーション結合すると共に、接続端子5c及び5dを車体後方に延長させて取付けられている。ここで、モータ装着部17には、図7及び図8に示すように、電動モータ5bの取付フランジ5bに対向する位置に一対のフランジ部17aが形成されていると共に、後述するようにモールド部品19Cの端子台33a及び33bと取付フランジ43を取付ける平坦面17bが形成され、この平坦面17bのモータ取付端面側に電動モータ5をモータ装着部17に組付けるために、電動モータ5自体を回転させたときに接続端子5c及び5dとの干渉を避ける切欠部17cが形成されている。
さらに、減速ギヤボックス4に形成された制御ユニット装着部20は、図7及び図8を参照して明らかなように、ウォーム収納部12とその下側のウォームホイール収納部14の上部側とに跨がる第1の平坦取付面20aと、第1の平坦取付面20aの上端縁から直角に車両前方側に延長する第2の平坦取付面20bとでL字状の基板装着面が形成されていると共に、第1の平坦取付面20aの左端側即ち電動モータ装着部17側に一体に連接する第3の平坦取付面20cが形成され、さらにトルクセンサ収納部16の上面に形成した第1の平坦取付面20aの下端から直角に車両後方側に延長する第4の平坦取付面20dが形成され、第1、第2及び第4の平坦取付面が側面から見てクランク状とされている。
そして、第1の平坦取付面20aの下端及び右端に第4の平坦取付面20dと連接するL字状の側壁20fが形成され、この側壁20fと第1の平坦取付面20a及び第4の平坦取付面20dとで制御基板19Aを収容する制御基板収容部20iが形成され、第2の平坦取付面20bと側壁20gとでパワー基板19Bを収容するパワー基板収容部20kが形成され、さらに第4の平坦取付面20dがモールド部品19Cを装着するモールド部品装着部19Cとされている。
制御基板19Aは、図9に示すように、トルクセンサ15からのトルク検出値や図示しない車速センサからの車速検出値に基づいて操舵補助電流指令値を算出し、この操舵補助電流指令値と電動モータ5に出力するモータ電流の検出値とに基づいて電流フィードバック制御を行ってパワー基板19Bのパルス幅変調回路への電圧指令値を算出することにより、電動モータ5で発生させる操舵補助力を制御するマイクロコントロールユニット(MCU)やその周辺機器を実装していると共に、パワー基板19Bに形成された後述する2組の接続端子24a及び24bを挿通する2組のスルーホール21a及び21bと、モールド部品19Cの2組の接続端子34a及び34bを挿通する2組のスルーホール22a及び22bと、トルクセンサ15の外部接続端子15c〜15fが挿通されるスルーホール23a〜23dとが形成されている。
また、パワー基板19Bは、電動モータ5を駆動制御する電界効果トランジスタ等のパワースイッチング素子で構成されるHブリッジ回路やこのHブリッジ回路のパワースイッチング素子を駆動するパルス幅変調回路等を実装し、第2の平坦取付面20bに例えば放熱グリースを介して直接固定する熱伝導率の高い金属製基板で構成されており、上端側のコネクタ部に制御基板19Aと電気的に接続されるリード端子でなる2組の接続端子24a及び24bが上方に突出されている。ここで、接続端子24bは図4に示すように、途中に折り曲げ部25が形成されている。
さらに、モールド部品19Cは、図11及び図12に示すように、平面から見て略塔状で上端面が上板部31で閉塞されたフレーム32を有し、このフレーム32の電動モータ5の接続端子5c及び5dに対向する左側面に接続端子5c及び5dと面接触するように右上がりに傾斜するユニット側接続部としての端子台33a及び33bが形成され、この端子台33a及び33bとは反対側の側面に制御基板19Aと電気的に接続するリード端子でなる2組の接続端子34a及び34bを有する接続端子部34が形成され、下端面に電源コネクタ35が形成されている。
また、モールド部品19Cの裏面側には、図12に示すように、電源用やフェールセーフ用などのリレー36,37、ノイズ対策用のコイル38及びコンデンサ39,40を装着保持する大形部品装着部41が形成され、下端面がカバー42で閉塞される。
そして、モールド部品19Cが端子台33a及び33bの左右端部に形成された取付フランジ43をモータ装着部17の上端面にねじ止めされ、その接続端子34a及び34bをスルーホール22a及び22b内に挿通すると共に、トルクセンサ15の外部接続端子15c〜15fをスルーホール23a〜23dに挿通して制御基板19Aを制御基板収容部20iに収容し、次いで、パワー基板19Bをその接続端子24a及び24bを制御基板19Aのスルーホール21a及び21bに挿通してパワー基板収容部20kにその裏面を放熱グリースを介して直接第2の平坦取付面20bに密着するように取付けて収容する。
そして、モールド部品19Cが端子台33a及び33bの左右端部に形成された取付フランジ43をモータ装着部17の上端面にねじ止めされ、その接続端子34a及び34bをスルーホール22a及び22b内に挿通すると共に、トルクセンサ15の外部接続端子15c〜15fをスルーホール23a〜23dに挿通して制御基板19Aを制御基板収容部20iに収容し、次いで、パワー基板19Bをその接続端子24a及び24bを制御基板19Aのスルーホール21a及び21bに挿通してパワー基板収容部20kにその裏面を放熱グリースを介して直接第2の平坦取付面20bに密着するように取付けて収容する。
このように、減速ギヤボックス4にモールド部品19C、制御基板19A及びパワー基板19Bの装着が完了すると、図2に示すようになり、この状態で、制御基板収容部20i及びパワー基板収容部20kを図4に示すカバー19Dで覆うことにより、図13に示すように減速ギヤボックス4への制御ユニット19の装着を完了する。
このように、制御ユニット19の減速ギヤボックス4への装着が完了してから電動モータ5を減速ギヤボックス4のモータ装着部17に装着する。このとき、電動モータ5の出力軸5aと減速ギヤボックス4のウォーム軸11aとをスプライン結合又はセレーション結合させるので、電動モータ5を回転させながらスプライン結合又はセレーション結合を浅く行ない。浅いスプライン結合又はセレーション結合が完了すると、電動モータの取付フランジ5bを減速ギヤボックス4におけるモータ装着部17のフランジ部17aに対向させるように位置合わせをしてから電動モータ5を元且つ減速ギヤボックス4にインロー結合させる。このようにすると、電動モータ5の外部接続端子5c及び5dが制御ユニット19におけるモールド部品19Cに形成した端子台33a及び33bと面接触することになり、この状態で電動モータ5の外部接続端子の端子台33a及び33bとは反対側からビス止めすることにより、電動モータ5と外部接続端子33a及び34bとの電気的接続を行うことができる。これと同時にモータ側取付フランジ5bをモータ装着部17のフランジ部17aにボルト締めすることにより、電動モータ5を減速ボックス4に装着することができる。
このように、制御ユニット19の減速ギヤボックス4への装着が完了してから電動モータ5を減速ギヤボックス4のモータ装着部17に装着する。このとき、電動モータ5の出力軸5aと減速ギヤボックス4のウォーム軸11aとをスプライン結合又はセレーション結合させるので、電動モータ5を回転させながらスプライン結合又はセレーション結合を浅く行ない。浅いスプライン結合又はセレーション結合が完了すると、電動モータの取付フランジ5bを減速ギヤボックス4におけるモータ装着部17のフランジ部17aに対向させるように位置合わせをしてから電動モータ5を元且つ減速ギヤボックス4にインロー結合させる。このようにすると、電動モータ5の外部接続端子5c及び5dが制御ユニット19におけるモールド部品19Cに形成した端子台33a及び33bと面接触することになり、この状態で電動モータ5の外部接続端子の端子台33a及び33bとは反対側からビス止めすることにより、電動モータ5と外部接続端子33a及び34bとの電気的接続を行うことができる。これと同時にモータ側取付フランジ5bをモータ装着部17のフランジ部17aにボルト締めすることにより、電動モータ5を減速ボックス4に装着することができる。
次に、上記実施形態の動作を説明する。
先ず、電動パワーステアリング装置1を組み立てるには、減速ギヤボックス4のトルクセンサ収納部16内に、トルクセンサ15をその外部接続端子15c〜15fの先端が第1及び第2の平坦取付面20a及び20bの境界部に形成された開口20eを通じて、第4の取付平坦面20dと平行に車体後方に延長するように固定配置する。
先ず、電動パワーステアリング装置1を組み立てるには、減速ギヤボックス4のトルクセンサ収納部16内に、トルクセンサ15をその外部接続端子15c〜15fの先端が第1及び第2の平坦取付面20a及び20bの境界部に形成された開口20eを通じて、第4の取付平坦面20dと平行に車体後方に延長するように固定配置する。
次いで、減速ギヤボックス4の制御ユニット装着部20に制御ユニット19を装着する。この制御ユニット19の装着は、先ず、第3の平坦取付面20cにモールド部品19Cを装着する。次いで、制御基板19Aを、そのスルーホール22a及び22b内にモールド部品19Cの接続端子34a及び34bを挿通すると共に、スルーホール23a〜23d内にトルクセンサ15の外部接続端子15c〜15fを挿通させた状態で、制御基板収容部20iに収容する。次いで、パワー基板19Bの裏面に放熱グリースを塗布してから接続端子24a及び24bを制御基板19Aのスルーホール21a及び21b内に挿通させながら裏面を第2の平坦取付面20bに密着させてビス止めする。
この状態で、制御基板19Aの各スルーホール21a,21b、22a,22b及び23a〜23dとパワー基板19Bの接続端子24a,24b及びモールド部品19Cの接続端子34a,34bとを半田付けしてからカバー19Dで制御基板収容部20i及びパワー基板収容部20kを覆うことにより、制御ユニット19の装着を完了する。
次いで、減速ギヤボックス4にステアリングシャフト2、ステアリングコラム3、ウォーム11及びウォームホイール13等を装着してから最後に電動モータ5を減速ギヤボックス4のモータ装着部17に取付ける。
次いで、減速ギヤボックス4にステアリングシャフト2、ステアリングコラム3、ウォーム11及びウォームホイール13等を装着してから最後に電動モータ5を減速ギヤボックス4のモータ装着部17に取付ける。
この電動モータ5の装着は、先ず、電動モータ5の出力軸5aと減速ギヤボックス4のウォーム収納部12に収納されたウォーム11を取付けたウォーム軸11aとを両者の端面を当接させた状態で電動モータ5自体を円周方向に回転させながら浅くスプライン結合又はセレーション結合する。このとき、モータ装着部17のモータ取付面側に切欠部17cが形成されているので、この切欠部17cで電動モータ5の接続端子5c及び5dとの干渉を回避することができる。
この浅いスプライン結合又はセレーション結合が完了すると、再度電動モータ5を円周方向に回転させて取付フランジ5bをモータ装着部17のフランジ部17aに対向させると共に、接続端子5c及び5dをモールド部品19Cに形成された端子台33a及び33bに対向させた状態で、電動モータ5を減速ギヤボックス4に押し込んでインロー結合させる。
この状態となると、接続端子5c及び5dがモールド部品19Cの端子台33a及び33bに面接触するので、この状態でネジ回し等の工具で接続端子5c及び5dと端子台33a及び33bとをねじ止めする。このとき、接続端子5c及び5d並びに端子台33a及び33bが電動モータ5の軸心方向に対して右上がりに傾斜しているので、ネジ回し等の工具を容易に挿入させることができ、ねじ止めを容易に行うことができる。
しかも、接続端子5c及び5d並びに端子台33a及び33bが電動モータ5の軸心方向に対して右上がりに傾斜していることにより、接続端子5c及び5d並びに端子台33a及び33bに必要な接触面積を確保しても端子台33a及び33bの高さを低くすることができ、接続端子5c,5d及び端子台33a,33bが必要以上に突出することを確実に防止することができるので、レイアウトの自由度を向上させることができる。
また、接続端子5c及び5dを端子台33a及び33bに面接触させて最短距離で強固に取付けることができるので、接続端子5c,5dを及び端子台33a,33b間をモータハーネスを介することなく電気的に直接接続することができると共に、トルクセンサ15の外部接続端子15c〜15fと制御基板19Aのスルーホール23a〜23dとをセンサハーネスを介することなく電気的に直接接続することができる。このため、制御ユニット19と電動モータ5及びトルクセンサ15との間の電気的接続長さを最小として、配線抵抗を最小とすることができ、電力損失を抑制することができると共に、電気ノイズが乗ることも低減することができる。
また、電動モータ5及び制御ユニット19間にモータハーネスを設ける必要がないので、モータハーネスから放射されるノイズが少なくなり、ラジオノイズに対する影響を軽減させることができる。
また、制御ユニット19を構成する発熱を伴うパワー基板19Bがアルミニューム、アルミニューム合金、マグネシウム及びマグネシウム合金の何れか1つで形成された減速ギヤボックス4の制御ユニット装着部20における第2の平坦取付面20bに放熱グリースを介して直接接触されるので、パワー基板19Bの発熱を熱容量の大きいヒートマスとなる減速ギヤボックス4に放散することができ、パワー基板19Bが過熱状態となることを確実に防止することができる。
また、制御ユニット19を構成する発熱を伴うパワー基板19Bがアルミニューム、アルミニューム合金、マグネシウム及びマグネシウム合金の何れか1つで形成された減速ギヤボックス4の制御ユニット装着部20における第2の平坦取付面20bに放熱グリースを介して直接接触されるので、パワー基板19Bの発熱を熱容量の大きいヒートマスとなる減速ギヤボックス4に放散することができ、パワー基板19Bが過熱状態となることを確実に防止することができる。
さらに、減速ボックス4のトルクセンサ収納部16の上部に制御ユニット19を配置することにより、減速ギヤボックス4全体の軸方向長さを短縮して小型化を図ることができる。
この状態で、アッパ取付ブラケット6及びロア取付ブラケット7を車体側部材に取付けてから制御ユニット19におけるモールド部品19Cに形成された電源コネクタ35及び制御基板19Aに形成された信号コネクタ26に夫々バッテリ及びアースポイントに接続された外部接続コネクタ及びCANなどのネットワークの接続コネクタを装着することにより、電動パワーステアリング装置1の組付けを完了する。
この状態で、アッパ取付ブラケット6及びロア取付ブラケット7を車体側部材に取付けてから制御ユニット19におけるモールド部品19Cに形成された電源コネクタ35及び制御基板19Aに形成された信号コネクタ26に夫々バッテリ及びアースポイントに接続された外部接続コネクタ及びCANなどのネットワークの接続コネクタを装着することにより、電動パワーステアリング装置1の組付けを完了する。
このとき、アッパ取付ブラケット6では、図1に示すように、取付板部6aを構成するカプセル6dに摺動板部6fが樹脂インジェクション6eによって固定されている。
この電動パワーステアリング装置1の組み付けが完了すると、アッパ取付ブラケット6のチルトレバー6gを回動させることにより、チルトロック状態を解除し、この状態でステアリングコラム3をロア取付ブラケットの7の枢軸7cを中心として回動させることにより、チルト位置を調整することができる。
この電動パワーステアリング装置1の組み付けが完了すると、アッパ取付ブラケット6のチルトレバー6gを回動させることにより、チルトロック状態を解除し、この状態でステアリングコラム3をロア取付ブラケットの7の枢軸7cを中心として回動させることにより、チルト位置を調整することができる。
そして、車両の図示しないイグニッションスイッチをオン状態として制御基板19A、パワー基板19B及びモールド部品19Cにバッテリから電力を供給すると、マイクロコントロールユニット(MCU)によって操舵補助制御処理が実行されて、トルクセンサ15及び図示しない車速センサの検出値に基づいて操舵補助電流指令値が算出される。この操舵補助電流指令値とモータ電流検出部で検出したモータ電流とに基づいて電流フィードバック処理を実行して、電圧指令値を算出する。この電圧指令値をパワー基板19Bのゲート駆動回路に供給してHブリッジ回路を制御することにより、電動モータ5にモータ駆動電流が流れて電動モータ5を正転又は逆転方向に必要とする操舵補助力を発生するように駆動する。
このため、電動モータ5からステアリングホイールの操舵トルクに応じた操舵補助力が発生され、この操舵補助力がウォーム11及びウォームホイール13を介してステアリングシャフトの出力に伝達されることにより、ステアリングホイールを軽い操舵力で操舵することができる。
この状態で、コラプス発生時に図示しないステアリングホイールに乗員が接触して、ステアリングコラム3を前方に摺動させる衝撃力が作用すると、アッパ取付ブラケット6のカプセル6dと摺動板部6fとの間の樹脂インジェクション6eが剪断されることにより、ステアリングコラム3の取付フランジ3c側で内管3aに対して外管3bが衝撃力を吸収しつつ摺動して収縮ストッパとしてのボルト18aの頭部に当接することにより必要なコラプスストロークを確保してステアリングコラム3が収縮する。
この状態で、コラプス発生時に図示しないステアリングホイールに乗員が接触して、ステアリングコラム3を前方に摺動させる衝撃力が作用すると、アッパ取付ブラケット6のカプセル6dと摺動板部6fとの間の樹脂インジェクション6eが剪断されることにより、ステアリングコラム3の取付フランジ3c側で内管3aに対して外管3bが衝撃力を吸収しつつ摺動して収縮ストッパとしてのボルト18aの頭部に当接することにより必要なコラプスストロークを確保してステアリングコラム3が収縮する。
このようにステアリングコラム3が収縮すると、その周辺に取付けてある部材が制御ユニット19に近接することになるが、この制御ユニット19は所定のコラプスストロークを確保した状態で移動部品と接触しない位置に配置されており、しかも電動モータ5の接続端子5c,5dと端子台33a,33bとが傾斜配置されてその高さが低くされているので、コラプス移動を妨げるように移動部品に干渉することはなく、必要なコラプスストロークを確保することができる。
因みに、コラプス発生時のコラプスストロークを確保するために制御ユニット19も潰すことが考えられるが、この制御ユニット19は前述したように減速ギヤボックス4の一部を利用して構成されているので、潰れのコントロールが困難であり、コラプス時のエネルギー吸収量にバラツキが出てしまうという問題点があるが、本実施形態では、コラプスストロークの確保に制御ユニット19の潰れを考慮していないので、コラプス時に安定した設定値通りのエネルギー吸収量を確保することができる。
なお、上記第1の実施形態においては、制御ユニット19が制御基板19a及びパワー基板19b及びモールド部品19cを個別に減速ギヤボックス4の制御基板収容部20i、パワー基板収容部20k及びモールド部品収容部20mに装着する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図14に示すように、第2及び第3の平坦取付面20b及び20cを省略して第1及び第4の平坦取付面20a及び20dに制御基板19A、パワー基板19Bをパワー基板19Bを第1の平坦取付面20aに密着させる関係で積層し、リレー、コイル、コンデンサ等の電気部品を内装した絶縁性フレーム61及びカバー62で構成される箱型の制御ユニット63を装着するようにしてもよく、この場合には制御ユニット63のモータ装着部17の上端面に対応する位置に端子台64a及び64bを形成するようにすればよい。
また、上記第1の実施形態においては、制御ユニット19を構成する場合に、先ず、モールド部品19Cを装着し、次いで制御基板19Aを装着し、最後にパワー基板19Bを装着する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、モールド部品19Cを装着し、次いでパワー基板19Bを装着し、最後に制御基板19Aを装着するようにしてもよい。
次に、本発明の第2の実施形態を図15〜図18について説明する。
この第2の実施形態では、電動モータ5の調芯時における接続端子5c及び5dの他の部材との干渉を確実に防止するようにしたものである。
すなわち、第2の実施形態では、図15に示すように、制御ユニットとして図14に示す制御ユニット63が適用され、且つ電動モータ5の接続端子5c及び5dに可撓性を持たせると共に、先端部に上側に反る円弧状の反り部5oを形成し、さらにその傾斜角を端子台64a及び64bの傾斜角よりも大きくすると共に、電動モータ5を減速ギヤボックス4のモータ装着部17に組付けた状態で接続端子5c及び5dの基部と、端子台64a及び64bの下端との間に前述した切欠部17cによる僅かな隙間が生じるように構成されていることを除いては前述した第1の実施形態と同様の構成を有し、第1の実施形態との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
この第2の実施形態では、電動モータ5の調芯時における接続端子5c及び5dの他の部材との干渉を確実に防止するようにしたものである。
すなわち、第2の実施形態では、図15に示すように、制御ユニットとして図14に示す制御ユニット63が適用され、且つ電動モータ5の接続端子5c及び5dに可撓性を持たせると共に、先端部に上側に反る円弧状の反り部5oを形成し、さらにその傾斜角を端子台64a及び64bの傾斜角よりも大きくすると共に、電動モータ5を減速ギヤボックス4のモータ装着部17に組付けた状態で接続端子5c及び5dの基部と、端子台64a及び64bの下端との間に前述した切欠部17cによる僅かな隙間が生じるように構成されていることを除いては前述した第1の実施形態と同様の構成を有し、第1の実施形態との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
この第2の実施形態によると、電動モータ5の取付端面とモータ装着部17の取付端面との間に切欠部17cが形成されていると共に、接続端子5c及び5dの傾斜角が端子台64a及び64bの傾斜角より大きく設定されているので、図16に示すように、電動モータ5の出力軸5aと減速ギヤボックス4のウォーム軸11aとをスプライン結合又はセレーション結合する際の調芯時に、電動モータ5自体を正規の取付位置から例えば10°回転させた場合でも接続端子5c及び5dと端子台64a及び64b又はモータ装着部17の端面とが干渉することは全くなく、調芯作業を容易に行うことができ、この調芯作業で接続端子5c及び5d及び端子台64a及び64bを損傷することを確実に防止することができる。しかも、電動モータ5の接続端子5c及び5dの基部が取付誤差によって電動モータ5の取付端面から前方に多少突出したとしても切欠部17cが設けられているので、この切欠部17cとの干渉を確実に回避することができる。
また、電動モータ5の接続端子5c及び5dの傾斜角が端子台64a及び64bの傾斜角よりも大きいので、図17に示すように、接続端子5c及び5d側からねじ65で締付ける際に、接続端子5c及び5dが撓んだ状態で端子台64a及び64bに締付けられることになり、波形ワッシャー等と同様の振動などによる緩み防止効果を発揮することができる。また、この接続端子5c及び5dの撓みは両者間の隙間及び角度差により調整が可能であり、接続端子5c及び5dの強度を考慮して設計される。
さらに、図18に示すように、電動モータ5を減速ギヤボックス4に組付ける際に、電動モータ5を斜めに挿入した場合でも接続端子5c及び5dが端子台64a及び64bに接触しづらい構造となっており、接触した場合でも接続端子5c及び5dの先端が円弧状の反り部5oに形成されているため接続端子の損傷を防止することができる。
なお、上記第2の実施形態においては、制御ユニットとして積層形の制御ユニット63を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、前述した第1の実施形態における制御基板19A、パワー基板19B及びモールド部品19Cを個別に減速ギヤボックス4に装着する形式の制御ユニット19を適用するようにしてもよい。
なお、上記第2の実施形態においては、制御ユニットとして積層形の制御ユニット63を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、前述した第1の実施形態における制御基板19A、パワー基板19B及びモールド部品19Cを個別に減速ギヤボックス4に装着する形式の制御ユニット19を適用するようにしてもよい。
また、上記第1及び第2の実施形態においては、電動モータ5に接続端子5c及び5dを設け、制御ユニット19及び63のモールド部品19Cに端子台33a,33b及び64a,64bを設ける場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電動モータ5に端子台を設け、制御ユニット19に接続端子を設けるようにしてもよく、さらには電動モータ5のモータ側接続部及び制御ユニット19のユニット側接続部の双方を同一角度又は異なる角度の接続端子とすることもできる。この場合には両接続端子を半田付け、溶接、リベット、ねじ及びナット等の任意の固着手段で固着すればよい。
さらに、上記第1及び第2の実施形態においては、トルクセンサ15の外部接続端子15c〜15fをL字状に折り曲げて制御基板19Aのスルーホール23a〜23dに挿通する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、スルーホール23a〜23dへの外部接続端子15c〜15fの挿通を容易にするために、スルーホール23a〜23dの外部接続端子15c〜15fの挿通側に漏斗状の案内面を有するガイド部材を設けるようにしてよい。
さらにまた、上記第1及び第2の実施形態においては、トルクセンサ15の外部接続端子15c〜15fをL字状に形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、外部接続端子15c〜15fを直線状とし、制御基板19Aに形成した接続ランドに沿わせて半田付けやヒュージングなどで電気的に接続するようにしたり、外部接続端子をクリップ端子として制御基板19Aに挟着したりするようにしてもよい。
なおさらに、上記第1及び第2の実施形態においては、減速ギヤボックス4の制御ユニット装着部20の第1の平坦取付面20aがステアリングコラム3の中心軸と直交する平面である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、第1の平坦取付面20aをステアリングコラム3の中心軸に対して直交する面に対して傾斜する面とするようにしてもよい。
また、上記第1及び第2の実施形態においては、電動モータ5としてブラシモータを適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ブラシレスモータを適用するようにしてもよく、この場合には、バスバー5c及び5dを各相の励磁コイルの給電側に接続すると共に、パワー基板19Bにブラシレスモータを駆動する例えば電界効果トランジスタ(FET)を有するインバータ回路及びインバータ回路の電界効果トランジスタのゲートをパルス幅変調信号で駆動するゲート駆動回路とを実装すればよい。
1…電動パワーステアリング装置、2…ステアリングシャフト、3…ステアリングコラム、4…減速ギヤボックス、5…電動モータ、5c,5d…接続端子、5i,5j…バスバー、6…アッパ取付ブラケット、7…ロア取付ブラケット、11…ウォーム、11a…ウォーム軸、12…ウォーム収納部、13…ウォームホイール、14…ウォームホイール収納部、15…トルクセンサ、16…トルクセンサ収納部、17…モータ装着部、17c…切欠部、18…コラム取付部、19…制御ユニット、19A…制御基板、19B…パワー基板、19C…モールド部品、19C…カバー、20…制御ユニット装着部、20a…第1の平坦取付面、20b…第2の平坦取付面、20c…第3の平坦取付面、20d…第4の平坦取付面、20i…制御基板収容部、20k…パワー基板収容部、20m…モールド部品収容部、26…信号コネクタ、33a,33b…端子台、35…電源コネクタ、63…制御ユニット、64a,64b…端子台
Claims (5)
- 操舵トルクが伝達されるステアリングシャフトを内装するステアリングコラムと、前記ステアリングシャフトに減速ギヤボックス内の減速機構を介して操舵補助力を伝達する電動モータとを備えたコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置であって、
前記減速ギヤボックスに、前記電動モータ及び当該電動モータを駆動制御する制御回路を実装した制御基板を含む制御ユニットが並設され、前記電動モータに設けたモータ側接続部と前記制御ユニット側に設けた前記モータ側接続部に面接触可能なユニット側接続部とが夫々前記電動モータの軸心方向に対して傾斜配置されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記モータ側接続部及び前記ユニット側接続部は、接続端子及び端子台の何れか一方で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記モータ側接続部は、前記電動モータの内部でブラシ又はコイルに配電するバスバーと一体に形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記モータ側接続部及び前記ユニット側接続部は、少なくとも一方が可撓性を有し、前記電動モータ及び前記制御ユニットを前記ギヤボックスに組付けた状態で、両者間に所定の間隙を有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記モータ側接続部及びユニット側接続部はねじ止めされていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置。
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